Évaluation quantitative des effets de l'entraînement à l'aide de l'exosquelette EKSOGT dans l'évaluation quantitative des effets de l'entraînement à l'aide de l'exosquelette EKSOGT chez les patients atteints de la maladie de Parkinson (Ekso_PD)

Titre complet : ÉVALUATION QUANTITATIVE DES EFFETS DE L'ENTRAÎNEMENT À L'AIDE D'UN EXOSQUELETTE PORTABLE CHEZ LES PATIENTS ATTEINTS DE LA MALADIE DE PARKINSON

PLAN DE RECHERCHE

Objectifs spécifiques

La capacité de marcher de manière autonome est un objectif primordial lors de la réhabilitation d'une personne atteinte de la maladie de Parkinson (MP). En effet, les patients parkinsoniens présentent une posture fléchie qui couplée à une raideur articulaire excessive entraîne une mauvaise mécanique de la marche qui augmente leur risque de chutes. Bien que des études aient déjà montré les nombreux avantages de l'entraînement à la marche assisté par robot chez les patients atteints de MP, la recherche axée sur les méthodes de rééducation optimales a été orientée vers l'exosquelette motorisé des membres inférieurs. Combinant les avantages offerts par les dispositifs mis à la terre avec la capacité de s'entraîner dans un environnement réel, ces systèmes offrent un plus grand niveau de participation du sujet et augmentent les capacités fonctionnelles du sujet tandis que le système robotique portable garantit moins de soutien. Le but du travail proposé est d'évaluer les effets d'un Over-ground Wearable Exoskeleton Training (OWET) sur les troubles de la marche en comparaison avec un traitement de rééducation intensive multidisciplinaire. La marche étant une tâche complexe qui implique à la fois le système nerveux central (SNC) et le système nerveux périphérique (SNP), la rééducation ciblée doit restaurer non seulement la mécanique de la marche (paramètres ST) mais également le schéma physiologique de la marche (cinématique et dynamique articulaires). Dans ce but, l'impact de l'OWET sur le SNC et le SNP sera évalué. L'analyse du mouvement humain évalue quantitativement les caractéristiques neuromusculaires et biomécaniques du mouvement. La littérature récente a mis en évidence l'avantage de coupler l'analyse de la marche (AG) et la modélisation neuromusculo-squelettique (NMSM) pour la planification du traitement et de compléter cette approche avec une rééducation robotique. Un autre pilier de la recherche sur la MP a été l'électroencéphalographie (EEG), qui est largement utilisée pour évaluer le dysfonctionnement exécutif, tandis que l'imagerie par résonance magnétique fonctionnelle (IRMf) peut détecter les changements corticaux dans les activations motrices pendant les tâches motrices. Ainsi, une évaluation quantitative de la marche et de la fonction neuromusculaire d'un individu pour évaluer de manière robuste la récupération de la fonction sensorimotrice altérée au niveau du SNP et du SNC est proposée. Dans ce but, l'AG complète (paramètre spatio-temporel (ST), cinématique articulaire, rigidité articulaire) et l'électromyographie (EMG) seront combinées pour déterminer les améliorations du SNP, et l'IRMf avec EEG sera utilisée pour évaluer les améliorations du SNC. Comme les professionnels de la santé et les chercheurs ont besoin d'outils objectifs, fiables et valides pour planifier des interventions spécifiques à un sujet, quantifier les résultats thérapeutiques et surveiller les changements au fil du temps, l'étude proposée comprend une estimation des forces musculaires et de la raideur articulaire neutres, ce qui devrait fournir des déterminants sensibles du contrôle des mouvements de la MP qui pourraient être cruciaux pour éclairer la planification/l'évaluation du traitement. Des données préliminaires sont disponibles et ont montré la faisabilité du dispositif de mesure proposé.

Contexte OWET : Bien que des études aient déjà montré les nombreux avantages de l'entraînement à la marche assisté par robot chez les patients atteints de MP (c. entraînement sur tapis roulant soutenu par le poids corporel) comme améliorant l'efficacité de la marche en modifiant les paramètres spatio-temporels (ST), ces stratégies créent un environnement où le patient a moins de contrôle sur l'initiation de la marche et manque de variabilité du flux visuo-spatial. Par conséquent, la recherche axée sur les méthodes de rééducation optimales a été orientée vers l'exosquelette motorisé des membres inférieurs, comme dans la rééducation post-AVC, où l'effet d'un tel traitement a considérablement amélioré le potentiel de rééducation spécifique au patient, montrant une amélioration des paramètres ST. Combinant les avantages offerts par les dispositifs robotiques au sol avec la capacité de former le patient dans un environnement réel, ces systèmes offrent un plus grand niveau de participation du sujet pour maintenir le contrôle du tronc et de l'équilibre, ainsi que pour naviguer sur leur chemin sur différentes surfaces et augmenter capacités fonctionnelles du sujet tandis que le système robotique portable garantit moins de soutien. De plus, la stabilité que l'exosquelette adresse au patient, permet un essai de marche mains libres (sans embrayage) qui fait partie intégrante d'une restauration physiologique de la locomotion.

Comme la marche implique à la fois le SNC et le SNP, la rééducation ciblée doit restaurer non seulement la mécanique (vitesse, temps et longueur de la foulée) mais également le schéma physiologique de la marche. Cela nécessite des améliorations au niveau de l'équilibre et du mouvement des articulations des membres inférieurs. Dans cette direction, les exosquelettes portables alimentés par les membres inférieurs favorisent l'entraînement fonctionnel dans un environnement de marche réaliste combiné à un plus grand engagement du patient que dans les dispositifs mis à la terre. L'analyse du mouvement humain évalue quantitativement les caractéristiques neuromusculaires et biomécaniques du mouvement. La littérature récente a mis en évidence l'avantage de coupler l'AG et le NMSM pour la planification du traitement et de compléter cette approche avec une rééducation robotique, mais il n'y a pas d'étude portant sur les effets de la marche d'un OWET chez les personnes atteintes de MP, et aucune évaluation qui utilise l'AG et le NMSM complets pour révéler les effets mécanistes. changements à la suite de la thérapie.

Neurophysiologie de la MP : Un pilier de la recherche sur la MP a été l'EEG, qui est largement utilisé pour évaluer le dysfonctionnement exécutif tandis que l'IRMf peut détecter les changements corticaux dans les activations motrices pendant les tâches motrices. Le protocole d'utilisation de l'AG en combinaison avec l'IRMf a déjà été adopté par les chercheurs afin de montrer les impacts du processus de rééducation sur la réorganisation du réseau neuronal, décrivant et quantifiant l'activité neuronale et la récupération après le traitement.

Analyse du mouvement dans la MP : la marche des personnes atteintes de MP a été étudiée en profondeur avec des systèmes GA 3D ces dernières années, documentant une réduction typique de la marche hypokinétique de la longueur de la foulée avec une asymétrie entre les foulées, une augmentation de la cadence, de la position et un double support phases, ce qui compense la longueur de foulée réduite.

NMSM : la combinaison de l'AG et du NMSM permet de suivre la progression de la maladie avec une précision accrue. Cela a été démontré dans une gamme de pathologies neuromusculaires et d'individus sains. De manière critique, pour chaque individu, un modèle neuromusculo-squelettique est créé, piloté par les propres signaux EMG de l'individu et suivant sa biomécanique, comme cela a récemment été appliqué chez les personnes atteintes de troubles neurologiques. Cela crée un nouveau modèle qui relie les fonctions neuromusculaires in vivo à l'individu, fournissant ainsi de nouveaux biomarqueurs pour évaluer et suivre la déficience motrice de la MP. De plus, étant donné que la raideur articulaire dépend à la fois du recrutement neuronal et des propriétés mécaniques, elle est susceptible de fournir une représentation puissante de la déficience neurale et musculo-squelettique de la MP.

Importance et impact potentiel Ce projet porte sur le potentiel de l'OWET pour restaurer une démarche normale chez les patients atteints de MP. OWET vise à améliorer le mouvement global du corps et à réduire la raideur articulaire chez les personnes atteintes de MP, améliorant ainsi la fonction, la qualité de vie et réduisant le risque de chutes avec blessures. Le dispositif robotique proposé (Ekso GT™, EksoBionics, Richmond, CA, USA) repose sur des fonctions en fournissant une assistance passive à l'articulation de la cheville, qui affecte le reste du corps par couplage mécanique. Actuellement, le montant de l'assistance de l'appareil est estimé en fonction de l'expérience et de l'expertise d'un thérapeute. Les méthodes modernes d'analyse du mouvement nous permettent d'évaluer objectivement l'assistance requise en fournissant un moyen d'adapter l'assistance à chaque individu et d'éliminer les risques de conjectures cliniques. Les dispositifs robotiques assistent le physiothérapeute en fournissant une action mécanique reproductible spécifique à la tâche pour soutenir les thérapies et permettre une intensité d'entraînement plus élevée. OWET vise à réduire la raideur des articulations des membres inférieurs, qui est un biomarqueur reconnu de la MP, améliorant ainsi la réadaptation des patients atteints de MP.

Les résultats liés à l'étude proposée apporteront probablement des solutions substantielles à la prise en charge des troubles de la marche et de la posture (posture, équilibre et démarche) dans la MP où des interventions valides (pharmacologiques, neurochirurgie, physiothérapie traditionnelle) font défaut. De plus, un NMSM qui identifie des variables spécifiques au patient pour la thérapie pourrait être utilisé pour évaluer les résultats du traitement mais aussi pour mener une thérapie de réadaptation en ligne au moyen de la télécommande du dispositif d'assistance. Cela apportera un certain nombre d'avantages par rapport aux approches conventionnelles proposant un traitement actif personnalisé et évolutif à de larges populations et comprenant un environnement de formation standardisé et un support adaptable qui a la capacité d'augmenter l'intensité et la dose de traitement, sans être un fardeau pour les thérapeutes. . OWET est donc un moyen idéal pour compléter la thérapie conventionnelle en clinique, tandis que les robots de rééducation ont le potentiel de poursuivre la thérapie à domicile à l'aide d'appareils plus simples.

Conception de l'étude L'étude se déroulera sur 36 mois. Les patients présentant un diagnostic cliniquement établi de MP selon les critères de diagnostic de la banque de cerveaux de la société britannique de la maladie de Parkinson seront recrutés. Le diagnostic sera revu par un neurologue spécialisé dans les troubles du mouvement. En bref, 50 patients présentant une gravité légère à modérée de la maladie seront recrutés selon les critères d'inclusion/exclusion inclus dans la section dédiée ci-dessous.

Les activités seront organisées en 4 modules de travail (WP), chacun avec des résultats mesurables vérifiés par des livrables/jalons programmés.

• WP1 : Essai clinique. La taille de l'échantillon a été définie sur la base de données publiées sur la vitesse de marche chez les sujets PD, et un échantillon cible de cinquante personnes PD (divisées en deux cohortes distinctes) a été sélectionné pour atteindre une puissance d'au moins 80 % pour détecter les différences moyennes d'un groupe. vitesse de marche moyenne (p = 0,05). Une cohorte (n = 25) subira un traitement de réadaptation intensif multidisciplinaire, et l'autre sera traitée avec OWET. Au départ (T0), les sujets subiront une évaluation neurophysiologique (EEG-fMRI) et une AG. Les participants subiront ensuite un OWET de 8 semaines. Après la thérapie (T1), les sujets seront évalués, avec le même protocole qu'à T0. Après encore 2 mois, un suivi (T2) sera effectué selon le même protocole que T0.
• WP2 : Analyse de mouvement. Une posture de pointe et une AG seront réalisées avant et après la rééducation.
• WP3 : NMSM. En utilisant les données recueillies dans WP1 et WP2, NMSM sera effectué pour obtenir la force musculaire et la raideur articulaire. Ce NMSM sera utilisé pour évaluer la fonction neuromusculaire de la MP avant et après la réadaptation.
• WP4 : Bilan neurophysiologique. Des enregistrements et une analyse EEG haute densité (HD-EEG) à 256 canaux seront utilisés pour évaluer les changements d'activité d'oscillation cérébrale avant et après le traitement. L'imagerie cérébrale multimodale sera réalisée par acquisition et analyse simultanées de signaux neurophysiologiques (EEG/EMG) et de données IRMf pour évaluer la connectivité de l'état de repos et les différences d'activation entre le pré et le post-traitement et pour identifier si les changements dans l'activité corticale sont liés. avec les changements détectés dans WP3.

Résultats attendus Les fonctions locomotrices sont positivement récupérées par un entraînement fonctionnel à la marche. En effet, chez les sujets post-AVC, les patients ayant suivi cette thérapie se sont déjà montrés plus susceptibles d'atteindre une marche autonome que les personnes n'ayant pas reçu le même traitement.

OWET améliorera la qualité de la démarche et de l'équilibre. Les effets avec OWET auront un impact sur la qualité de vie. Les résultats avec OWET fourniront des informations innovantes pour les programmes de réhabilitation. L'impact de l'intervention sera évalué par des résultats mesurables énumérés dans la section dédiée ci-dessous.